JP2002243427A - 帯状金属処理面の検査装置 - Google Patents

帯状金属処理面の検査装置

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JP2002243427A JP2001044046A JP2001044046A JP2002243427A JP 2002243427 A JP2002243427 A JP 2002243427A JP 2001044046 A JP2001044046 A JP 2001044046A JP 2001044046 A JP2001044046 A JP 2001044046A JP 2002243427 A JP2002243427 A JP 2002243427A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 処理面が鱗状になるオーバーリフロー状態を
画像解析により判定できる検査装置を提供する。 【解決手段】 ファイバーライン照明手段2とラインス
キャンカメラ3を用いた帯状金属処理面の検査装置であ
り、ファイバーライン照明手段とラインスキャンカメラ
の配置関係については帯状金属1の処理面における垂線
に対し10度〜60度の範囲でかつライン方向が帯状金
属の幅方向と平行になる正反射条件を満たすように設定
され、ラインスキャンカメラの視野範囲については帯状
金属の検査面で反射される反射光の頂点付近のみが入射
するように設定されると共に、ファイバーライン照明手
段についてはその照明端から一定距離を介して拡散フィ
ルター4を配置したことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、錫メッキなどの連
続メッキ処理後において炎に晒す光沢処理が施された銅
などの帯状金属における処理面の検査装置に係り、特
に、炎に晒され過ぎて帯状金属表面が鱗状になるオーバ
ーリフロー状態とならないように上記処理工程を管理す
るための検査装置の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、銅などの帯状金属に対し錫メッキ
などのメッキ処理を連続して行い、次いでこのメッキ処
理面を炎であぶることにより光沢を施す加工法が知られ
ており、加工された金属材料は、例えば装飾品の材料等
に利用されている。
【0003】この加工法において上記メッキ処理面が炎
であぶられ過ぎてオーバーリフロー状態となると、帯状
金属表面が鱗状になってしまうため装飾品等の材料とし
ては適用困難となる。
【0004】そこで、上記帯状金属における処理部の搬
送下流側において検査員を配置し、オーバーリフロー状
態の有無を目視により検査する方法が採られている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、連続メッキ
処理速度が遅く帯状金属の搬送速度が緩やかな場合には
特に問題はなかったが、連続メッキ処理速度が300m
m/sec程度と非常に高速になるにつれて、検査員に
よる目視の検査では小さなオーバーリフロー状態を発見
できなくなる場合がありその改善が求められていた。
【0006】この場合、検査員を配置する代りにライン
照明手段とラインスキャンカメラを検査部に配置し、斜
照明による方法(帯状金属処理面の垂線方向にラインス
キャンカメラを配置しかつライン照明を垂線から45度
以上の角度で照射して傷などを検出する方法)にてオー
バーリフロー状態を検出する方法が考えられる。
【0007】しかし、この斜照明による方法では上記処
理面に形成された傷などの検出感度が高いため上記処理
面に形成された傷とオーバーリフロー状態との区別が困
難となり、かつ、検出感度を落としていくと傷よりも先
にオーバーリフロー状態が検出できなくなるためオーバ
ーリフロー状態の検出には適用困難であった。
【0008】本発明はこのような問題点に着目してなさ
れたもので、その課題とするところは、オーバーリフロ
ー状態のみを検出可能な帯状金属処理面の検査装置を提
供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】すなわち、請求項1に係
る発明は、連続メッキ処理後において炎に晒す光沢処理
が施された帯状金属を一定速度で搬送し、検査部に設け
られたファイバーライン照明手段の照明により形成され
た帯状金属における処理面の反射像をラインスキャンカ
メラにより撮影し、得られた撮影像の画像解析により上
記光沢処理の良否を検査する帯状金属処理面の検査装置
を前提とし、上記ファイバーライン照明手段とラインス
キャンカメラの配置関係については帯状金属の処理面に
おける垂線に対し10度〜60度の範囲でかつライン方
向が帯状金属の幅方向と平行になる正反射条件を満たす
ように設定され、上記ラインスキャンカメラの視野範囲
については帯状金属の検査面で反射されかつガウシャン
分布に近い強度分布を有する反射光の頂点付近のみが入
射するように設定されると共に、上記ファイバーライン
照明手段についてはその照明端から一定距離を介して拡
散フィルターを配置し、上記処理面が鱗状になるオーバ
ーリフロー状態を検査できるようにしたことを特徴とす
るものである。
【0010】また、請求項2〜4に係る発明はファイバ
ーライン照明手段の照明端から拡散フィルターまでの距
離を特定した発明に関する。
【0011】すなわち、請求項2に係る発明は、請求項
1記載の発明に係る帯状金属処理面の検査装置を前提と
し、上記ファイバーライン照明手段のファイバー端出射
角が60度(全角)でかつ上記拡散フィルターの拡散角
度が60度のときにファイバーライン照明手段の照明端
から拡散フィルターまでの距離が2〜6mmに設定され
ていることを特徴とし、請求項3に係る発明は、上記フ
ァイバーライン照明手段のファイバー端出射角が60度
(全角)でかつ上記拡散フィルターの拡散角度が40度
のときにファイバーライン照明手段の照明端から拡散フ
ィルターまでの距離が3〜7mmに設定されていること
を特徴とし、請求項4に係る発明は、上記ファイバーラ
イン照明手段のファイバー端出射角が60度(全角)で
かつ上記拡散フィルターの拡散角度が20度のときにフ
ァイバーライン照明手段の照明端から拡散フィルターま
での距離が4〜8mmに設定されていることを特徴とす
るものである。
【0012】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
【0013】まず、本発明の検査原理について図1を用
いて説明する。
【0014】すなわち、本発明に係る検査装置は、図1
に示すように連続メッキ処理と光沢処理が施された帯状
金属1の処理面(検査面)における垂線αに対し10度
〜60度の範囲でかつライン方向が帯状金属1の幅方向
と平行になる正反射条件を満たすように配置されたファ
イバーライン照明手段2およびラインスキャンカメラ3
と、上記ファイバーライン照明手段2の照明端から所定
距離を介し配置された拡散フィルター4とでその主要部
が構成されている。
【0015】ここで、上記帯状金属1の処理面(検査
面)に照射される照明強度分布は、図2(A)に示すよ
うにファイバーライン照明手段2の照明端から拡散フィ
ルター4a、4b、4c、4dまでの距離により図2
(B)に示すようなガウシャン分布に近い形状となり、
照明端から拡散フィルターまでの距離が離れるほど広が
った形となる。
【0016】また、帯状金属1のメッキが施された処理
面は非常に柔らかいことから、メッキ製造ラインにおけ
る搬送用ローラに触れただけでも上記処理面に微細な擦
り傷が無数についてしまう。従って、画像解析によるオ
ーバーリフロー状態の検出を実現させるためには表面の
微細な擦り傷に埋もれた画像からオーバーリフロー状態
を判断しなければならない。
【0017】そして、図3(A)に示すように上記擦り
傷は微細であるがその形状は非常に鋭利であるのに対
し、オーバーリフロー状態にある処理面は2〜5mm周
期の鱗状の模様で滑らかな表面形状を呈するうねりのよ
うになっている。また、上記正反射条件では、これ等の
傷やうねりに応じて検査面で反射された反射光がライン
スキャンカメラ3に入射しなくなるため、上記傷やうね
りの程度に対応して暗い画像となる。
【0018】但し、上記微細な擦り傷は、散乱度合が高
い(拡散フィルターにより十分に拡散された)照明を用
いた場合、多方面から擦り傷が照射されることからその
反射光が上記正反射条件に設置されたラインスキャンカ
メラ3に必ず入射されて暗い画像にならないためこのラ
インスキャンカメラ3で撮影された撮影像では殆ど検出
されない。他方、オーバーリフロー状態にある処理面の
うねりは大きいため、散乱度合が比較的高い照明を用い
た場合でも、その反射光が上記正反射条件に設置された
ラインスキャンカメラ3に入射され難いことから暗い画
像となりこのラインスキャンカメラ3で撮影された撮影
像からオーバーリフロー状態を検出することが可能とな
る。更に散乱度合が高い照明を用いた場合には、表面の
擦り傷やうねりに対し反応が鈍くなるため、単に反射率
に依存した反射像がラインスキャンカメラ3にて撮影さ
れるに過ぎない。
【0019】そして、帯状金属における検査面が鏡のよ
うな理想的平坦なときの反射光強度分布が図3(B)に
示すaのような分布となる照明を、表面に微細な擦り傷
がある検査面(通常のメッキ面)に照射しかつ上記正反
射条件を満足した位置から観察した場合、その反射光強
度分布は図3(B)に示すbのような分布となる。ま
た、帯状金属における検査面が鏡のような理想的平坦な
ときの反射光強度分布が図3(B)に示すaのような分
布となる照明を、表面に微細な擦り傷とオーバーリフロ
ー状態に伴ううねりの両方がある検査面に照射しかつ上
記正反射条件を満足した位置から観察した場合、その反
射光強度分布は図3(B)に示すcのような分布とな
る。
【0020】ここで、表面の微細な擦り傷は、上述した
ように散乱度合がある程度高い照明に対して反応しない
ため、上記拡散フィルターを使用して反射光強度分布が
図3(B)に示すbのような分布となる照明を、表面に
微細な擦り傷とオーバーリフロー状態に伴ううねりの両
方がある検査面に照射した場合、表面の微細な擦り傷に
はほとんど反応せずにオーバーリフローの表面状態のみ
を検出することが可能となる。
【0021】また、本発明に係る検査装置においては、
上記正反射条件に設置されたラインスキャンカメラの視
野範囲について帯状金属の検査面で反射されかつガウシ
ャン分布に近い反射光強度分布を有する反射光の頂点付
近(画素分解能に依存し、例えば100〜200μm
幅)のみが入射するように設定されているため、単純に
ラインスキャンカメラで撮影された画像の明暗でオーバ
ーリフロー状態を判断することが可能となる。尚、ライ
ンスキャンカメラの上記視野範囲についてガウシャン分
布に近い反射光強度分布を有する反射光の半値より広い
範囲が入射するように設定した場合、その範囲の積分値
を受光することになるため画像の明暗でオーバーリフロ
ー状態を単純に判断することができなくなる。
【0022】また、上記ファイバーライン照明手段のフ
ァイバー端出射角が60度(全角)の照明を用いた場
合、表面の微細な擦り傷に殆ど反応せずオーバーリフロ
ー状態のみが顕著に検出できるファイバーライン照明手
段の照明端から拡散フィルターまでの距離を図4に示
す。尚、拡散フィルターにはその拡散角度が20度、4
0度および60度のものを用いている。
【0023】次に、本発明に係る検査装置の具体的構成
について、以下詳細に説明する。
【0024】まず、本発明に係る検査装置は、図5に示
すようにローラー8等の搬送手段により一定速度で搬送
されかつ連続メッキ処理後において炎に晒す光沢処理が
施される帯状金属1の両面側にそれぞれ配置されたファ
イバーライン照明手段2、2およびラインスキャンカメ
ラ3、3と、上記ファイバーライン照明手段2、2の照
明端から所定距離を介し配置された拡散フィルター4、
4とでその主要部が構成されており、かつ、上記ファイ
バーライン照明手段2、2とラインスキャンカメラ3、
3の配置関係については帯状金属1の処理面における垂
線αに対し10度〜60度の範囲でかつライン方向が帯
状金属1の幅方向と平行になる正反射条件を満たすよう
に設定されると共に、上記ラインスキャンカメラ3、3
の視野範囲については帯状金属1の検査面で反射されか
つガウシャン分布に近い強度分布を有する反射光の頂点
付近のみが入射するように設定される。
【0025】また、各ラインスキャンカメラ3、3は、
それぞれ画像検査用パソコン5、5に挿入された画像入
力ボード6、6に接続されていると共に、上記画像検査
用パソコン5、5と検査結果集計用パソコン7は、イー
サネット(登録商標)によりネットワークを構築してい
る。また、帯状金属1に形成されてしまったオーバーリ
フロー状態の部位を記録するため、上記搬送手段として
のローラー8にはエンコーダ9が取付けられ、この出力
側がそれぞれの画像検査用パソコン5、5に挿入された
カウンターボード10に接続されている。
【0026】そして、各ラインスキャンカメラ3、3で
取り込まれた検査画像は、それぞれの画像検査用パソコ
ン5、5により画像検査が実行され、他の画像検査用パ
ソコンとは独立している。また、それぞれの画像検査用
パソコン5、5により実行された検査結果はネットワー
クにより検査結果集計用パソコン7に送信され、オーバ
ーリフロー状態の欠陥がどの長さ方向位置のどの幅方向
位置にあったか検査結果を統合するようになっている。
【0027】このように各ラインスキャンカメラ3、3
で取り込まれた検査画像を独立したパソコンで処理する
方法を採ることにより以下のような利点が得られる。 1)1台の画像検査用パソコンに複数台のラインスキャ
ンカメラを接続して画像検査を実行する方法に較べて高
速処理が可能となる。 2)検査対象である帯状金属の幅寸法が広くなった場
合、上記ラインスキャンカメラと画像検査用パソコンを
単純に追加する方法で対応が可能となる。 3)検査対象の検査精度(検査分解能)が高くなった場
合、上記ラインスキャンカメラと画像検査用パソコンを
単純に追加し光学系を変更する方法で対応が可能とな
る。 4)画像検査アルゴリズムが複雑になって画像検査が帯
状金属のライン速度に追従できなくなった場合、ライン
スキャンカメラの有効画素数を単純に少なくして画像検
査用パソコンを追加する方法で対応が可能となる。 5)全ての画像検査用パソコンは同じ画像検査プログラ
ムでよく、構成に変更があったときも検査結果集計用パ
ソコンのプログラムのみを変更することで対応が可能と
なる。
【0028】ところで、メッキ処理が施された帯状金属
1は炎であぶられることにより光沢をだす。この工程に
おいて、一般的に炎であぶり過ぎ(炎に晒し過ぎ)ると
表面が鱗状になるオーバーリフロー状態となる。また、
帯状金属1のメッキ面は非常に柔らかいため、上述した
搬送手段としてのローラーに接触しただけで微細な擦り
傷が付いてしまうことは避けられない。
【0029】そして、ファイバーライン照明手段とライ
ンスキャンカメラを検査部に配置し、上述した斜照明に
よる画像解析法で上記オーバーリフロー状態を検出する
ことは可能であるが、この斜照明による画像解析法は傷
に対する検出感度が高いため、検出感度を落としていく
と傷よりも先にオーバーリフロー状態が検出できなくな
ってしまう。
【0030】そこで、本発明に係る検査装置において
は、上述したようにファイバーライン照明手段2、2と
ラインスキャンカメラ3、3の配置関係については帯状
金属1の処理面における垂線αに対し10度〜60度の
範囲でかつライン方向が帯状金属1の幅方向と平行にな
る正反射条件を満たすように設定され、上記ラインスキ
ャンカメラ3、3の視野範囲については帯状金属1の検
査面で反射されかつガウシャン分布に近い強度分布を有
する反射光の頂点付近のみが入射するように設定され、
更に、上記ファイバーライン照明手段2、2については
その照明端から一定距離を介して拡散フィルター4、4
を配置することで帯状金属表面の微細な傷よりもオーバ
ーリフロー状態を顕著に検出できるように構成されてい
る。
【0031】そして、この検査装置における照明条件で
は帯状金属表面の微細な擦り傷に対してほとんど感度が
ないが、オーバーリフロー状態に対しては鱗状の凹んだ
部分が正反射条件から外れるため暗い画像となりオーバ
ーリフロー状態を顕著に検出することが可能となる。
【0032】尚、この検査装置におけるオーバーリフロ
ー状態の画像解析検出アルゴリズムは以下のようになっ
ている。
【0033】すなわち、オーバーリフロー状態の部分は
上述したように暗い画像となるため、これを判断するに
は、ラインスキャン方向にn番目の画素濃度から(n−
i)番目の画素濃度を差し引いた画素濃度差を計算し、
その画素濃度差が予め設定した閾値より大きい場合の数
を1回に取り込んだ画像から積算して、設定個数(例え
ば80個)より大きければオーバーリフロー状態と判断
する。
【0034】また、この検査装置においては、上記オー
バーリフロー状態にある部分の位置を特定するため、1
台のラインスキャンカメラと画像検査用パソコンが検査
する幅を指定数に分割した領域内においても同様な画像
解析を実行している。
【0035】但し、上記閾値より大きい場合の設定個数
は、当然のことながら上述した設定個数よりは小さめに
設定(例えば10個)されている。
【0036】尚、上記分割数は、後においてこの帯状金
属をスリッターにより幅方向に分割する際の数に等しく
設定されており、スリッターにより分割された各分割帯
状金属(製品)のどの部位にオーバーリフロー状態部分
が存在するかが分かるようになっている。
【0037】そして、検査結果はネットワークにより上
述した検査結果集計用パソコンに送信され、図6に示す
オーバーリフロー状態にある欠陥部位βがどの長さ方向
位置のどの幅方向位置にあったか検査結果を統合する。
更に、この統合した結果により、バーナーのどの部分の
炎を調整すればよいか等オーバーリフロー状態を防止す
る指針となる。
【0038】
【実施例】以下、本発明の実施例について具体的に説明
する。
【0039】図7に示すようにメッキ検査対象物である
帯状金属11の幅寸法は400mmで、ライン速度は2
00mm/secである。幅500mmのファイバーラ
イン照明12を両側(帯状金属11の表裏側)に1台づ
つ設置し、かつ、各ファイバーライン照明12には1台
あたり3台の100Wハロゲンランプ光源13が接続さ
れている。更に、各ファイバーライン照明12の出射端
には、拡散角度60度の拡散フィルター14が上記出射
端から4mm離れた位置に平行に取り付けられている。
また、2098画素のラインスキャンカメラ15が正反
射条件を満たしかつ帯状金属11の片面側にそれぞれ2
台づつ合計4台(No.1〜No.4)設置されてい
る。
【0040】また、2098画素の上記ラインスキャン
カメラの2000画素を有効画素として利用し、レンズ
16の先端からメッキ検査対象物である帯状金属11ま
での距離(ワーキングディスタンス)が約500mmの
とき、ラインスキャン方向の画素分解能が約200μm
/画素になるように光学設計を行った。また、ラインス
キャン方向と垂直方向(帯状金属の搬送方向)の画素分
解能も200μm/画素になるようにラインスキャンカ
メラのラインレートを1kHz(=200mm/sec
/200μm)に設定した。
【0041】また、画像の取り込みと画像解析は、画像
を取り込んでいる間に一つ前に取り込んだ画像を解析す
るダブルバッファリング方法を採用した。ここでは、1
00ライン毎に画像を取り込む設定とした。メッキ検査
対象物である帯状金属11は、この工程の後にスリッタ
ーにより16分割されるので、欠陥検出エリアも16分
割して欠陥(すなわち、オーバーリフロー状態)を判断
することにした。
【0042】オーバーリフロー状態を検出するために
は、図8に示すように指定した差分画素間隔分だけ離れ
た画素間の画素濃度差(絶対値)が、指定した差分画素
濃度閾値より大きい画素の個数を数え、事前に設定した
設定個数より多い場合を欠陥とする検査アリゴリズムを
用いた。
【0043】ここでは、差分画素間隔は10画素、差分
画素濃度閾値は100、オーバーリフロー状態の判断設
定個数は10個とした。
【0044】そして、この検査装置をメッキ製造ライン
に取り付け、意図的にバーナーの炎を調整しながらオー
バーリフロー状態を作り出し、約100mの試験サンプ
ルに対してメッキ検査を実施した。同時に、検査員によ
る目視検査も実施した。
【0045】この結果を以下の表1に示す。
【0046】
【表1】 他方、検査員による目視検査では、欠陥画像番号03と
06のオーバーリフロー状態を見逃してしまい、実施例
に係る検査装置の優位性が確認された。
【0047】
【発明の効果】請求項1〜4記載の発明に係る検査装置
によれば、ファイバーライン照明手段とラインスキャン
カメラの配置関係については帯状金属の処理面における
垂線に対し10度〜60度の範囲でかつライン方向が帯
状金属の幅方向と平行になる正反射条件を満たすように
設定され、上記ラインスキャンカメラの視野範囲につい
ては帯状金属の検査面で反射されかつガウシャン分布に
近い強度分布を有する反射光の頂点付近のみが入射する
ように設定されると共に、上記ファイバーライン照明手
段についてはその照明端から一定距離を介して拡散フィ
ルターを配置しているため、上記処理面が鱗状になるオ
ーバーリフロー状態を機械的に検査できる効果を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る検査装置の検査原理の説明図。
【図2】図2(A)はファイバーライン照明手段と拡散
フィルターとの位置関係を示す説明図、図2(B)は上
記各位置関係における検査面での照明強度分布を示すグ
ラフ図。
【図3】図3(A)は帯状金属メッキ面に形成された擦
り傷およびオーバーリフロー状態を示す概念図、図3
(B)は検査面での反射光強度分布を示すグラフ図。
【図4】本発明においてオーバーリフロー状態のみが検
出される条件を示すファイバー端と拡散フィルター間距
離および拡散フィルター拡散角度との関係図。
【図5】本発明に係る検査装置の概略構成を示す説明
図。
【図6】帯状金属のオーバーリフロー状態にある欠陥部
位を示す説明図。
【図7】実施例に係る検査装置の概略構成を示す説明
図。
【図8】実施例に係る検査装置の検査アリゴリズムの説
明図。
【符号の説明】
1 帯状金属 2 ファイバーライン照明手段 3 ラインスキャンカメラ 4 拡散フィルター
フロントページの続き Fターム(参考) 2F065 AA49 BB11 BB15 BB17 BB24 CC31 DD04 FF04 FF23 FF42 GG02 GG14 HH05 HH12 HH14 HH18 JJ02 JJ05 JJ08 JJ25 KK01 LL03 LL21 MM03 PP16 QQ05 QQ24 QQ25 QQ27 QQ28 QQ31 RR08 SS04 SS13 UU05 2G051 AA37 AB07 AB08 BB01 BB02 BB17 BB20 CA03 CA08 CB01 DA06 EA08 EA11 EA12 EA19 EB01 ED09 4K024 AA07 BA09 BB20 BC01 CB24 DB02 GA02

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】連続メッキ処理後において炎に晒す光沢処
    理が施された帯状金属を一定速度で搬送し、検査部に設
    けられたファイバーライン照明手段の照明により形成さ
    れた帯状金属における処理面の反射像をラインスキャン
    カメラにより撮影し、得られた撮影像の画像解析により
    上記光沢処理の良否を検査する帯状金属処理面の検査装
    置において、 上記ファイバーライン照明手段とラインスキャンカメラ
    の配置関係については帯状金属の処理面における垂線に
    対し10度〜60度の範囲でかつライン方向が帯状金属
    の幅方向と平行になる正反射条件を満たすように設定さ
    れ、上記ラインスキャンカメラの視野範囲については帯
    状金属の検査面で反射されかつガウシャン分布に近い強
    度分布を有する反射光の頂点付近のみが入射するように
    設定されると共に、上記ファイバーライン照明手段につ
    いてはその照明端から一定距離を介して拡散フィルター
    を配置し、上記処理面が鱗状になるオーバーリフロー状
    態を検査できるようにしたことを特徴とする帯状金属処
    理面の検査装置。
  2. 【請求項2】上記ファイバーライン照明手段のファイバ
    ー端出射角が60度(全角)でかつ上記拡散フィルター
    の拡散角度が60度のときにファイバーライン照明手段
    の照明端から拡散フィルターまでの距離が2〜6mmに
    設定されていることを特徴とする請求項1記載の帯状金
    属処理面の検査装置。
  3. 【請求項3】上記ファイバーライン照明手段のファイバ
    ー端出射角が60度(全角)でかつ上記拡散フィルター
    の拡散角度が40度のときにファイバーライン照明手段
    の照明端から拡散フィルターまでの距離が3〜7mmに
    設定されていることを特徴とする請求項1記載の帯状金
    属処理面の検査装置。
  4. 【請求項4】上記ファイバーライン照明手段のファイバ
    ー端出射角が60度(全角)でかつ上記拡散フィルター
    の拡散角度が20度のときにファイバーライン照明手段
    の照明端から拡散フィルターまでの距離が4〜8mmに
    設定されていることを特徴とする請求項1記載の帯状金
    属処理面の検査装置。
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